软件是推动新一代信息技术发展的核心动力，操作系统在软件技术体系中处于海神针的位置。目前，主流的桌面操作系统主要是微软Windows、苹果MacOS，各种Linux发行版和谷歌Chrome OS，移动操作系统有苹果的IOS、谷歌的Android、微软的WP系统，服务器操作系统主要是Unix、Linux、Windows Server和Netware，而云操作系统主要是Windows和Linux。
本系列聚焦操作系统技术，从操作系统概述、架构，到服务器操作系统、嵌入式操作系统、物联网操作系统、云操作系统，甚至巨型通用操作系统进行全面分析。由于篇幅限制，内容分为多个演示文稿。
计算机体系结构简介
操作系统是计算机系统构成的重要组成部分，普通PC计算机系统从下到上分为四个层次：硬件（提供基本的计算资源，包括CPU、内存、I/O设备等）操作系统、系统、应用程序、用户和用户。总体而言，硬件位于底部，完全由操作系统封装。上层系统和应用程序不能直接处理硬件，用户不能直接操纵硬件提供基本资源，因此硬件必须通过操作系统调用来实现硬件管理。
英特尔的CPU将特权级别分为四个级别：RING0，RING1，RING2，RING3;操作系统（内核）的代码在 ring0 的最高操作级别上运行，您可以使用特权指令来控制中断、修改页表、访问设备等。
现代操作系统主要具有多程序、多任务、分时制的特点。任何用户程序的操作都必须是 CPU 执行的指令，I/O 作为输入和输出。两者都是不可或缺的。
操作系统组件
从设计师的角度来看，操作系统是一堆模块以及它们之间的相互联系。构成操作系统的基本单元通常称为组件，而基本的操作系统组件是内核、进程、线程和管。其中，内核是一组程序模块，它们同时提供进程的基本功能和基本操作，作为可信软件，内核通常驻留在内核空间中，在内核状态下运行，可以访问硬件设备和所有主内存空间，是程序中唯一可以执行特权指令的部分。操作系统的内核结构可以分为单一的内核结构、层次结构和微核结构。
单核结构所有操作系统在单个程序中运行在内核状态下，层次结构由单体系统理论优化，微内核结构将操作系统划分为小的、定义明确的模块，只有一个模块——微内核——在内核状态下运行，而其余的模块，由于它们的功能比较弱， 像普通用户进程一样运行，实现操作系统的高可靠性。
操作系统具有以下五种管理功能
1）设备管理：主要负责核心与外围设备数据交互，硬件设备管理的本质，包括输入输出设备分配、初始化、维护和回收等。
2）作业管理：管理负责人交互、图形界面或系统任务。
3）文件管理：涉及文件的逻辑组织和物理组织、目录结构和管理等。
4）过程管理：过程存在的唯一标志是PCB（过程控制块），它负责维护过程的信息和状态。流程管理的本质是系统采用一定的流程调度算法来处理每个任务的合理分配。
5）存储管理：如何存储数据以及如何组织数据。
操作系统分类
操作系统类型非常多样化，安装在不同机器上的操作系统可以从简单到复杂，从物联网终端中的嵌入式操作系统，手机上的移动操作系统到超级计算机上的大型操作系统。某些操作系统集成了图形用户界面，而其他操作系统仅使用命令行界面。
目前，桌面操作系统主要是微软的Windows，苹果的MacOS，各种Linux发行版，谷歌的Chrome OS，移动操作系统有苹果的IOS，谷歌的Android，微软的WP系统等，服务器操作系统分为四大类型：Unix，Linux，Windows Server和Netware，云操作系统也主要由Windows Linux垄断， Linux分为两种类型的开源操作系统，Ubuntu和Centos。
对于嵌入式操作系统，市场上没有一个操作系统可以适合所有不同类型的嵌入式应用，商用嵌入式操作系统经历了四个发展阶段：RTOS内核、RTOS、通用操作系统嵌入式（如嵌入式Linux和嵌入式Windows）和面向Android的嵌入式操作系统。在大多数嵌入式操作系统的内核中，都有一个实时操作系统（RTOS）。
物联网操作系统遵循嵌入式操作系统中的技术，现在可以分为两种类型，一种是实时的，一种是通用的。
中国的桌面操作系统市场主要由微软的Windows系统占据。根据Statcounter的统计数据，截至2019年4月，Windows系统占中国桌面操作系统份额的90%。移动操作系统领域由谷歌的Android（约75%）和苹果的IOS（约25%）主导。
操作系统开发的历史进程
操作系统发展于上世纪中叶，通过单批系统、多批次系统、分时系统、实时系统等阶段，发展出各种类型操作特点的通用操作系统。在这个过程中，微软、苹果、谷歌等公司都奠定了行业优势，成功在操作系统市场占有一席之地。
1、Linux发展历史及国外主流发行
Linux是一个自由的、开源的类UNIX操作系统，允许任何个人或组织在基于GPL的基础上自由使用Linux的所有底层源代码，以及修改和重新定义它们。Linux发行版指的是通常被称为Linux操作系统‖，包括：Linux内核，GNU库和各种系统工具，命令行shell，图形界面底部的X窗口系统以及顶部的桌面环境。
主要区别在于当今市场最密集的Windows系统之间：Windows具有更高的学习和参考门槛，但可用资源支持更广泛，而Linux基于Web，可以轻松访问最新资源。但是，Linux桌面发行版太多，导致市场过于分散。而早些年缺乏应用支持，常用的软件和字体支持不足，已经改善了很多，生态问题得到了缓解。THEI和ABI都不够稳定。Linux也受到苹果MacOS X的打击，这导致市场份额收紧。
2、Linux的开发速度慢
微软在Linux增长的第一个十年中有效地抑制了市场。目前，Linux占有率较高的市场主要集中在服务器市场。Linux发行版也经常被用作超级计算机操作系统。Linux也是智能手机和平板电脑等移动设备的重大发展，Android操作系统基于Linux内核。
我国Linux系统的发展始于上世纪末，随着Linux在20世纪90年代的诞生和开源运动的兴起，Linux凭借与生俱来的优势开源已经成为国内操作系统发展的主流，绝大多数国产计算机操作系统都是基于Linux的操作系统的二次开发。由世界各地的程序员和外国巨头维护的Linux内核本身就是一个更先进的内核，在技术层面上看不到革命性变化的可能性。因此，在技术上没有必要推翻Linux内核并重写新内核，更不用说Linux是开源和免费的，允许国内开发人员使用它进行研发。
3、安卓开发
Android目前占移动操作系统的最大份额，Statcounter显示，截至2019年6月，谷歌Android占全球移动操作系统的76.02%，苹果iOS占22.91%，其余平台占不到1%。目前在国产手机上运行的几乎所有系统都基于谷歌的Android操作系统。中国顶级手机厂商所占份额，即华为、OPPO、VIVO、小米等厂商都有自己改装的Android系统。
4、开源安卓、闭源谷歌移动服务
Android是一个基于Linux的免费开源操作系统，由Google和Open Phone Alliance领导和开发。虽然Android是一个开源的免费系统，但实际上只有AOSP的系统源代码可以免费使用，而谷歌在Android上运行的GMS服务是闭源的，需要谷歌的授权才能使用。根据GMS的说法，谷歌给予Android手机不同程度的许可，将Android手机的制造商分为三个级别：
1. 免费使用安卓操作系统，但不可内联GMS;（主要在中国大陆销售的Android手机上）
2.嵌入了GMS部分服务，但手机不能被谷歌烙上烙印;
3. 所有 GMS 服务均嵌入其中，也可以由 Google 注册商标。如果Google GMS服务内置于Android手机中，则相当于Google官方认证的产品。
目前在国外销售的几乎所有Android手机都依靠GMS来提供推送通知、用户数据云存储等服务。但是，国内用户不依赖GMS服务，GMS服务在中国不可用，GMS服务在中国有相应的国内软件替换。
Linux和Android之间的生态比较摘要
Android 和 Linux 都是经过验证的操作系统，即使在专门的嵌入式和移动应用程序环境中，它们也能运行现成的中间件和打包应用程序。但是，这两个开源操作系统在开发，集成和托管方面从软件堆栈的底部到顶部都有所不同，这会影响找到最佳部署解决方案的方式和位置。
操作系统可细分为移动操作系统、物联网操作系统、嵌入式操作系统、桌面操作系统、服务器操作系统、云操作系统等领域，每个细分都有其相应的代表性企业。
今天，我们介绍一个基于Linux内核的操作系统——云针cloudneedle操作系统。
微芯
Cloud needle OS是基于Linux内核自主研发的操作系统，丰富的硬件产品线，目前拥有云产品服务器、终端产品电脑、平板电脑、电视机和手机以及物联网产品广告机和工业控制机，从云端到终端，终端到物联网的所有生态设备都通过。
优势
Cloud Needle OS是基于Linux内核通过LFS（Linux从零开始，从头开始编译LINUX安装的方法）从头开始自建的操作系统，该技术是完全自主和可控的。
Cloud Needle OS拥有自研的应用生态系统，不受美国"卡脖子"的影响，也不需要下载流量最少就能体验到各种应用，用户体验更好。
市场趋势
Cloud Needle OS将美国的Chrome Os和印度的Kai OS配对。根据2020年IDC报告，带有Chrome OS的Chromebook的销量是带有IOS的Mac boos的两倍，而Kai OS是印度仅次于Android的第二大操作系统。根据Chrome OS和Kai OS的市场案例，云针OS的市场份额在未来可用。
中国操作系统面临紧迫问题
1）内核不统一，软硬件不能自由匹配，应用适应困难，工程能力不高。
2）整体性能不好，操作-碎片化‖-均质化‖，缺乏上下游联动。
3）产业基础薄弱，产业链供应中存在外围驱动因素，缺乏常用工具软件、行业应用软件等关键软件。
4）云计算、工业控制、智能制造等新技术的创新能力不足以保证长期可持续发展。
5）操作系统厂家员工相对较少，动力分散，专业化水平不足。
好在这样的外部环境下，我们中国已经研发出了完全自主的全生态运营体系，真正实现了内核统一，软硬件可以自由搭配，应用适配问题得到了解决，那么就可以带动上下游产业链，对于云计算、工业控制、智能制造等新技术的创新能力是发自内心的。 优化产业结构升级，确保长期可持续发展。
Cloud Needle Cloudneedle——国产操作系统不仅直接以Winows、Android、Apple（IOS、MAC）的标准为标准，还采用了各自截然不同的理念和理念，完全笔直兼容当前国际国内市场大部分终端设备（包括芯片）和软件，真正解决了中国目前"脖子捏"的项目！生态环境适应性强，用户友好。